Dos mil millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a agua potable limpia y segura, por lo que una investigación conjunta de la Universidad de Monash, CSIRO y la Universidad de Texas en Austin, publicada hoy en Sciences Advances, podría ofrecer una solución innovadora.
Todo se reduce a los marcos metal-orgánicos (MOF), un asombroso material de nueva generación que posee la mayor superficie interna de cualquier sustancia conocida. Estos cristales esponjosos pueden utilizarse para capturar, almacenar y liberar compuestos químicos. En este caso, la sal y los iones del agua de mar.
El Dr. Huacheng Zhang, el Profesor Huanting Wang y el Profesor Asociado Zhe Liu y su equipo de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Monash de Melbourne (Australia), en colaboración con la Dra. Anita Hill, de CSIRO, y el Profesor Benny Freeman, del Departamento McKetta de Ingeniería Química de la Universidad de Texas en Austin, han descubierto recientemente que las membranas MOF pueden imitar la función de filtrado, o «selectividad iónica», de las membranas celulares orgánicas.
Con un mayor desarrollo, estas membranas tienen un potencial significativo para desempeñar la doble función de eliminar las sales del agua de mar y separar los iones metálicos de una manera altamente eficiente y rentable, ofreciendo un nuevo enfoque tecnológico revolucionario para las industrias del agua y la minería.
En la actualidad, las membranas de ósmosis inversa son responsables de más de la mitad de la capacidad mundial de desalinización, y la última etapa de la mayoría de los procesos de tratamiento de agua, sin embargo, estas membranas tienen margen de mejora en un factor de 2 a 3 en el consumo de energía. No funcionan según los principios de la deshidratación de iones ni del transporte selectivo de iones en canales biológicos, objeto del Premio Nobel de Química de 2003 concedido a Roderick MacKinnon y Peter Agre, por lo que tienen importantes limitaciones.
En la industria minera se están desarrollando procesos de membrana para reducir la contaminación del agua, así como para recuperar metales valiosos. Por ejemplo, las baterías de iones de litio son actualmente la fuente de energía más popular para los dispositivos electrónicos móviles; sin embargo, al ritmo actual de consumo, es probable que la creciente demanda exija la producción de litio a partir de fuentes no tradicionales, como la recuperación a partir de agua salada y flujos de procesos residuales. Si fuera económica y tecnológicamente viable, la extracción y purificación directas de litio a partir de un sistema líquido tan complejo tendría profundas repercusiones económicas.
Estas innovaciones son ahora posibles gracias a esta nueva investigación. El profesor Huanting Wang, de la Universidad de Monash, ha declarado: «Podemos utilizar nuestros descubrimientos para afrontar los retos de la desalinización del agua. En lugar de recurrir a los procesos actuales, costosos y que consumen mucha energía, esta investigación abre la posibilidad de eliminar los iones salinos del agua de una forma mucho más eficiente desde el punto de vista energético y sostenible desde el punto de vista medioambiental.»
«Además, esto es sólo el principio del potencial de este fenómeno. Seguiremos investigando cómo se puede seguir aplicando la selectividad de iones de litio de estas membranas». Los iones de litio abundan en el agua de mar, por lo que esto tiene implicaciones para la industria minera, que actualmente utiliza tratamientos químicos ineficaces para extraer litio de rocas y salmueras. La demanda mundial de litio necesario para la electrónica y las baterías es muy elevada. Estas membranas ofrecen la posibilidad de una forma muy eficaz de extraer iones de litio del agua de mar, un recurso abundante y de fácil acceso».
